[네트워크] 이더넷(Ethernet) 통신에 대해 이해하기

JaehyoJJAng2023년 03월 14일

이더넷

이더넷은 컴퓨터나 다른 장치들이 데이터를 주고받기 위해 사용하는 네트워크 기술 중 하나로,

LAN(Local Area Network) 즉, 근거리 통신망을 형성하는 주요 방식이다.

쉽게 말하면, 인터넷 회선에 유/무선 통신 장비, 공유기, 허브 등을 통해 다수의 통신 시스템이 랜선 및 포트에 연결되어 통신하는 네트워크 구조 를 의미한다.

이더넷하면 빠질 수 없는 관계가 있는데 그건 바로 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 이다.

CSMA/CD는 이더넷에서 데이터 전송 시 발생할 수 있는 충돌을 감지하고 해결하는 매커니즘이다.

이더넷은 초기에 공유 버스 토폴로지나 허브를 통해 모든 장치가 동일한 매체를 공유했다.

이로 인해 여러 장치가 동시에 데이터를 전송하면 충돌이 발생할 수 있었고, 이로 인해 네트워크가 불안정해지는 문제가 생겼었다.

보통 하나의 이더넷(LAN) 회선에서 아주 짧은 시간에 데이터 송/수신을 제어 및 처리를 하여 통신하기 때문에,

우리가 일반적으로 느끼기에 동시에 통신을 시작해도 충돌이 발생했는지 느끼기 어렵다.

CSMA/CD의 주요 구성 요소

1. Carrier Sense(반송파 감지): 네트워크 장치는 데이터를 전송하기 전에 네트워크 매체(케이블 등)가 사용 중인지 확인함. 즉, 다른 장치가 데이터를 전송하고 있는지 감지한다.
2. Multiple Access(다중 접속): 여러 장치가 동일한 네트워크 매체를 공유하며 데이터를 전송할 수 있다.
3. Collision Detection(충돌 감지): 만약 두 개 이상의 장치가 동시에 데이터를 전송하면 데이터 충돌이 발생한다. 이때 각 장치는 충돌을 감지하고 데이터 전송을 중지한다

CSMA/CD의 충돌 감지 원리를 그림으로 간단히 표현하면 다음과 같다.

그림으로 표현한 이더넷에서의 CSMA/CD 동작 원리는 다음과 같이 설명할 수 있다.

하나의 회선을 다수가 공유하거나, 많은 데이터를 한꺼번에 다운로드 하게 되면, 속도가 느려지듯이 자체적으로 CSMA/CD 방식으로 네트워크를 제어한다고 보면 된다.

초기 이더넷 환경에서의 필수 요소: 초기의 이더넷 네트워크는 공유 매체를 사용했기 때문에 CSMA/CD는 충돌을 관리하는데 필수적인 역할을 했다.
네트워크 효율성 향상: CSMA/CD를 통해 충돌로 인한 네트워크 성능 저하를 최소화하고, 데이터 전송의 효율성을 높일 수 있었다.
표준화: CSMA/CD는 IEEE 802.3 이더넷 표준의 핵심 요소로 채택되어 널리 사용되었다.

오늘날에는 네트워크 구성이 허브 형태가 아닌 스위치(Switch) 기반의 이더넷이 주류를 이루면서,

각 장치가 전용 통신 채널을 가지게 되어 더이상 충돌이 발생하지 않는다.

따라서 CSMA/CD의 중요성은 감소했지만, 이더넷 역사와 발전 과정에서는 CSMA/CD가 큰 역할을 하였다.

다음 게시글에서는 허브와 스위치의 동작 방식에 대한 차이점을 기록해보려고 한다.